理想的な三相サージ保護装置の選び方とは？

以前、200ドルのSPDを見落としたせいで、4万ドルのCNC基板を失くしたことがある。その失敗から、正しいSPDの選び方を学んだ。

三相サージ保護デバイス（SPD）を選ぶ際には、Uc、In、Imax、Iimp、Up、筐体、および認証などを確認します。選定するデバイスは、私のシステム電圧に適合し、最悪のサージ電圧に対応でき、かつ私の配電盤に適合する必要があります。

読み進めていただければ、見積もりを依頼してくるすべての購入者に私が渡しているチェックリストを詳しくお見せします。

3相サージプロテクタとは何ですか？

私は毎月何千個もの箱を発送していますが、それでもほとんどの購入者は中身について尋ねてきます。

三相サージプロテクタは、金属酸化物バリスタとガス管を内蔵した金属製の箱です。余分な電圧をアースに逃がすことで、サージ電圧がモーター、ドライブ、PLCなどに到達しないようにします。

内部の部品に名前を付ける方法

作業台の上で、Leikexing製のユニットを1台開けてみました。すると、L1-L2間、L2-L3間、L3-L1間、そして各ラインとアース間に、3つか4つのバリスタが配線されているのが見えるでしょう。各バリスタディスクには小さなサーマルヒューズが取り付けられています。ディスクが過熱するとヒューズが切れ、赤いフラグが飛び出します。このフラグは、パネル列を歩いて確認する際に、動作確認の合否を素早く視覚的に知らせてくれます。

私がほとんどの植物に3+1モードを選ぶ理由

私のドイツの顧客は400V TN-Sネットワークを使用しています。彼は3+1モードを注文しました。これは、線間保護用に3つのバリスタ、中性点保護用に1つのバリスタを使用するモードです。このモードにより、相と中性点の両方で同等の保護が得られます。3モードのみを使用した場合、中性点から接地へのサージ電流が彼のPLCに影響を与える可能性があります。追加費用8ドルは、1時間のダウンタイムに比べればはるかに安価です。

ラベルを10秒で読む方法

私は購入者に、商品がまだ箱に入っている状態でラベルを逆さまにして読むように教えています。以下の5つの数字を探してください。

いずれかの番号が欠けている場合は、供給業者にテストシートを依頼します。テストシートがなければ購入しません。

三相サージ保護装置はどのように動作するのですか？

初めてオシロスコープで40kAのサージ電流を見た時のことを今でも鮮明に覚えている。電圧線がロケットのように急上昇していた。

私の三相サージ保護装置は、高速スイッチのように動作します。線間電圧がクランプレベルを超えると、バリスタの抵抗値がナノ秒単位でメガオームからオームに低下します。これによりサージ電流がアースに短絡され、電圧が正常に戻るとリセットされます。

購入者向けに私が描くクランプ曲線

ホワイトボードに簡単な線を引きます。左側は230V RMS、右側は1kVです。700Vのところに平坦な線を描きます。この平坦な線がアップ電圧、つまり通過電圧です。この線より上の電圧は、ドライブではなくバリスタで焼損します。購入者には、「ドライブが認識するのは、この平坦な線より下の電圧だけです」と説明します。

スピードがサイズに勝る理由

大型バリスタはより多くのエネルギーを吸収できますが、動作速度は遅くなります。私は40mmディスクと34mmディスクの2つのユニットを並べてテストしました。小型ユニットはリード線が短いため、クランプ電圧が50V低くなります。サーボドライブの場合、たとえ5%高くても、私は常に小型で高速なディスクを選択します。ダウンタイムの削減効果で、1週間で元が取れます。

私がアースボンドを置く場所

以前、イギリスのある現場でSPD（サージ保護デバイス）が頻繁に故障するのを目撃しました。設置業者がメインバーまで10mのアース線を引いていたのですが、その配線のインダクタンスによって通過電圧が600Vも上昇していました。そこで、SPDのアース線をパネルのすぐ横にある50mm²の銅製バーに移設したところ、次のサージ発生時にもドライブは無事でした。アースまでの距離は、メーカー名よりも重要なのです。

3相産業用サージプロテクタの応用

先月、フランスの食品工場に立ち寄ったのですが、嵐の後、すべてのコンベアモーターが停止していました。MCCフィーダーのSPD（サージ保護装置）が作動していなかったのが原因でした。

私は主フィーダー、サブパネル、そして機械本体に三相サージ保護装置（SPD）を設置しています。主電源ユニットがエネルギーの80%、サブパネルユニットが15%を消費し、ローカルユニットはPLCの電力消費を抑えます。このカスケード構成により、生産ラインは24時間365日稼働しています。

私がすべてのプロジェクトで描く3つのレイヤー

500kWの送電線にかかる総コストは400ドル未満です。VFD（可変周波数駆動装置）が1台故障すると3,200ドルかかります。年間1回のサージ発生でも、投資対効果は8対1となります。

私がSPDとVFDを1つのボックスに混在させない理由

熱が致命的です。VFDは内部で60℃まで加熱されます。SPDは40℃を超えると1℃ごとに1%定格が低下します。SPDをVFDボックス内に取り付けると、定格電流40kAが25kAに低下します。私はSPDを左外壁に取り付け、200mmの空気間隔を確保しました。ユニットは低温に保たれ、小型のキャノピーでもIP54規格を満たしています。

同じ工場で太陽光発電をどのように扱うか

同じフランスのサイトには、200kWの屋上太陽光発電システムがあります。インバーターは同じメインボードに逆流します。ソーラーストリングはサージを逆流させる可能性があります。そこで、ストリングコンバイナーにDC SPDを、インバーター出力にAC SPDを追加しました。両方のユニットは、メインSPDと同じアースバーを共有しています。アースは1つ、クランプレベルも1つなので、干渉はありません。

3相サージプロテクタの動作原理

私はバリスタのディスクが役目を終えた後、ハンマーで叩き割るのが大好きです。中には黒いセラミック砂が見えます。その砂こそが主役なのです。

私の三相サージ保護装置は、電圧分割の原理に基づいて動作します。通常の400Vでは、バリスタは開いたスイッチのように機能します。サージによっていずれかの線路の電圧が700Vを超えると、バリスタはサージエネルギーをクランプし、線路-アース間と線路-中性線間に分割します。サージが収まると、バリスタは高抵抗状態に戻り、次のサージを待ちます。

購入者向けに印刷するナノ秒単位のタイムライン

私はこのシートをパネルの扉の内側にテープで貼り付けています。電気技師たちはこれをとても気に入っています。なぜなら、警告灯が点灯しなかった理由が分かるからです。つまり、ユニットがリセットされたため、サージ電流が短時間だったということです。

230Vシステムに275VのUCを選択する理由

230Vシステムでは、晴れた日には253Vに達することがあります。275VのUcを選択すれば、22Vのマージンがあります。320VのUcであれば67Vのマージンが得られますが、通過電圧が120V上昇します。クランプ電圧を下げるために、より狭いマージンを受け入れます。275Vユニットでは、10年間誤作動は一度も発生していません。理論は素晴らしいですが、現場データが勝ります。

工場出荷前にバッチを検査する方法

私は温州に60kA、8/20µsのサージ試験ラボを建設しました。各バッチごとにサンプル試験を実施しています。ユニットに60kAのサージを3回印加し、その後Up値を測定します。Up値が10%以上ドリフトした場合は、そのバッチは不合格となります。購入者には、コンテナが港を出る前に試験レポートがメールで送られます。そのレポートが私の握手です。

3相SPDを交換すべき4つの兆候

昨年、イギリスのパン工場を見学した時のことだ。SPD（温度管理装置）の窓は真っ黒だったが、工場長は「まだ緑色に点灯しているから、問題ないはずだ」と言った。ところが2週間後、オーブンのPLC（プログラマブルロジックコントローラー）が故障した。

警告灯が赤くなった場合、サーマルヒューズが切れた場合、バリスタに亀裂が入った場合、またはテストシートに10%を超えるアップドリフトが表示された場合は、三相サージ保護装置（SPD）を交換します。これらのいずれかの兆候が見られる場合、次のサージを遮断できないことを意味します。

私が教えている1秒の視覚チェック

交代勤務の電気技師全員に、パネルを開けてSPDの窓を確認し、パネルを閉じるように指示しています。窓の色が緑色以外であれば、SPDのタグ番号をホワイトボードに書き込んでもらいます。予備のユニットは現場の倉庫に送っておきます。交換作業は5分で済み、工具も不要です。電球を交換するのと同じように扱います。

クランプメーターを使って隠れた摩耗を測定する方法

ウィンドウはまだ緑色でも、バリスタが劣化している場合があります。アース線をクランプし、500V絶縁抵抗計でラインにサージ電流を流します。アース電流が0.5mA未満であれば、バリスタはまだ正常です。2mAを超えると、漏電が始まっていることを意味します。この数値を記録し、次の計画停電時にユニットを交換します。このテストは2分で完了し、午前2時の緊急電話を回避できます。

私が各ユニットに貼る日付ラベル

設置日とQRコードを印刷した小さなラベルを貼ります。QRコードはGoogleスプレッドシートにリンクしています。スプレッドシートには、設置日、最終テスト日、次回の点検予定日が表示されます。ユニットが5年経過すると、システムからメールが届きます。購入者には「SPDは5年経過しました。価格は85ドルのままです。次回の注文に2個追加しましょうか？」とメッセージを送ります。ほとんどの購入者は10秒以内に「はい」と返信します。

理想的な三相サージ保護デバイス（SPD）の選び方とは？

私はほぼ毎日、「ジェイソン、一番安い価格を教えてください」というメールを受け取ります。私は6つの質問で返信します。買い手が回答したら、1行の見積もりを送ります。すると、1時間以内に取引が成立します。

最適な三相サージ保護デバイス（SPD）を選ぶには、電圧、短絡電流、想定サージ、筐体のIP規格、認証リストという5つの数値を自分のシステムに合わせて確認します。次に、サプライヤーにテストシートと5年間の保証書を依頼します。両方が1日で届いたら、購入します。

購入者に送る5ステップのチートシート

私はこの5行をメールにコピーします。すると、サプライヤーは「はい、すべて対応可能です」と返信するか、1行だけ修正してきます。長々とした説明も、PDFのパンフレットも必要ありません。

私が最低価格を追い求めない理由

総所有コストは、価格＋運賃＋関税＋ダウンタイム1回分のコストで計算します。ドイツでは、自動車生産ラインのダウンタイム1時間で4万ユーロの損失が発生します。65ユーロのSPDが故障した場合、その価格の615倍の損失となります。TÜV認証済みで現地在庫のあるユニットを85ユーロで購入します。追加の20ユーロは保険料です。

2年間の価格契約を確定させる方法

私は買い手にこう伝えます。「今すぐ2つの注文を1つのコンテナにまとめて入れてください。価格は24ヶ月間据え置きます。」買い手は輸送費を2,000ドル節約でき、銅価格の高騰からも守られます。私は温州の倉庫で500個の商品を彼のラベルで積み込みます。彼から連絡があれば、48時間以内に出荷します。両者とも安心して眠れます。

結論

相場の急騰で損をしたので、このチェックリストを作成しました。これを使って、適切なSPDを選び、次のボルトがあなたを止めてしまう前に、それを止めましょう。caroline@leikexing.comまでメールをいただければ、本日中に無料サンプルをお送りします。